美國(guó)核能2023年10大進(jìn)展

【美國(guó)能源部核能辦公室網(wǎng)站2023 年12 月27日?qǐng)?bào)道】2023年12月27日，美國(guó)能源部核能辦公室公布2023年10大進(jìn)展，涉及新機(jī)組投運(yùn)、先進(jìn)反應(yīng)堆取證、核能制氫突破等，充分展現(xiàn)了美在多個(gè)核能領(lǐng)域的顯著成就。

1 沃格特勒3號(hào)機(jī)組投運(yùn)

沃格特勒核電廠3 號(hào)機(jī)組7 月正式投入商運(yùn)，成為美國(guó)在新世紀(jì)啟動(dòng)建設(shè)并投運(yùn)的首臺(tái)核電機(jī)組。該機(jī)組2023 年3 月首次臨界，4 月首次并網(wǎng)，5 月首次實(shí)現(xiàn)滿功率運(yùn)行。沃格特勒4號(hào)機(jī)組正處于測(cè)試的最后階段，計(jì)劃于2024 年投運(yùn)。

沃格特勒項(xiàng)目是美國(guó)在2000年之后啟動(dòng)并持續(xù)實(shí)施的唯一商業(yè)核電建設(shè)項(xiàng)目，旨在建設(shè)兩臺(tái)西屋公司（Westinghouse）AP1000機(jī)組，即沃格特勒3 號(hào)和4 號(hào)機(jī)組。廠址準(zhǔn)備工作于2009 年啟動(dòng)，當(dāng)時(shí)預(yù)計(jì)兩臺(tái)機(jī)組將分別于2016 年和2017 年投運(yùn)，總造價(jià)估計(jì)值為140 億美元。項(xiàng)目已嚴(yán)重拖期超概，總造價(jià)估計(jì)值達(dá)350 億美元。該項(xiàng)目獲得了能源部約120 億美元貸款擔(dān)保支持。

2 先進(jìn)反應(yīng)堆取證

美國(guó)核管會(huì)（NRC）2 月發(fā)布紐斯凱爾電力公司（NuScale Power）5 萬(wàn)千瓦模塊化小型壓水堆的最終認(rèn)證規(guī)則，意味著這種小堆成為首種也是迄今唯一通過(guò)核管會(huì)通用設(shè)計(jì)認(rèn)證的小堆設(shè)計(jì)。紐斯凱爾電力已在5 萬(wàn)千瓦小堆基礎(chǔ)上研發(fā)7.7 萬(wàn)千瓦小堆，2023 年1 月宣布向核管會(huì)提交7.7 萬(wàn)千瓦小堆設(shè)計(jì)認(rèn)證申請(qǐng)文件，8 月宣布核管會(huì)即將正式啟動(dòng)對(duì)7.7 萬(wàn)千瓦設(shè)計(jì)為期24個(gè)月的評(píng)審。

核管會(huì)12月宣布批準(zhǔn)為在橡樹(shù)嶺東田納西科技園建設(shè)赫爾墨斯（Hermers）低功率熔鹽示范堆頒發(fā)許可證。這是核管會(huì)時(shí)隔50年首次批準(zhǔn)建設(shè)非水冷反應(yīng)堆。赫爾墨斯是卡伊洛斯電力公司（Kairos Power）14 萬(wàn)千瓦氟化鹽冷卻高溫堆示范版本，熱功率為3.5萬(wàn)千瓦，使用三元結(jié)構(gòu)各向同性（TRISO）燃料，以氟化鋰和氟化鈹熔鹽為冷卻劑。卡伊洛斯電力公司計(jì)劃在東田納西科技園建設(shè)三座赫爾墨斯。首堆用于示范低成本核能供熱，計(jì)劃2026 年建成。此次頒發(fā)的是首堆建設(shè)許可證。后續(xù)兩堆將用于電力生產(chǎn)，建設(shè)申請(qǐng)已于7月提交核管會(huì)。

3 推進(jìn)核能制氫

全球首座兆瓦級(jí)核能制氫示范設(shè)施2 月在九英里峰核電廠正式投入運(yùn)行，這意味著美在核能制氫商業(yè)化應(yīng)用領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。這座設(shè)施使用耐歐氫能公司（Nel Hydrogen）制造的質(zhì)子交換膜電解槽（一種低溫電解制氫技術(shù)），功率為1250 千瓦，每天能夠生產(chǎn)560 千克氫，主要用于滿足該電廠運(yùn)營(yíng)需求。該項(xiàng)目總投資1450萬(wàn)美元，其中580萬(wàn)美元來(lái)自能源部。除了九英里峰項(xiàng)目，能源部還為另外兩個(gè)核能制氫項(xiàng)目提供資助，即戴維斯-貝瑟低溫電解制氫示范項(xiàng)目和普雷里島核電廠固體氧化物電解槽制氫示范項(xiàng)目。這兩個(gè)項(xiàng)目均計(jì)劃于2024年啟動(dòng)氫氣生產(chǎn)。

能源部10 月宣布將撥款70 億美元，在全國(guó)范圍內(nèi)建立七個(gè)區(qū)域清潔氫中心。其中三個(gè)中心擬使用包括核能在內(nèi)的多種制氫技術(shù)。

4 為先進(jìn)反應(yīng)堆提供燃料

森圖斯能源公司（Centrus Energy）11 月宣布已向能源部交付首批共計(jì)20千克高豐度低濃鈾。這是美國(guó)近70多年來(lái)生產(chǎn)的首批高豐度低濃鈾，意味著美在保障高豐度低濃鈾供應(yīng)以滿足先進(jìn)反應(yīng)堆研發(fā)和部署需求方面取得重要進(jìn)展。從2024 年開(kāi)始，森圖斯將把高豐度低濃鈾產(chǎn)能提高到每年900千克。

能源部11 月發(fā)布征求建議書(shū)，宣布將授予一份或多份合同，目標(biāo)是將高豐度低濃鈾從六氟化鈾形式轉(zhuǎn)換成可供制造先進(jìn)反應(yīng)堆燃料的氧化物形式或金屬形式。

能源部3 月宣布已成功將鈉冷實(shí)驗(yàn)快堆EBR-II 所有乏燃料從水池轉(zhuǎn)運(yùn)至干法貯存設(shè)施。部分乏燃料將成為高豐度低濃鈾的來(lái)源之一：先對(duì)乏燃料進(jìn)行后處理，提取高濃鈾；然后對(duì)高濃鈾進(jìn)行稀釋?zhuān)@得高豐度低濃鈾。

5 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試能力建設(shè)

愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（INL）完成對(duì)瞬態(tài)反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)設(shè)施（TREAT）的兩項(xiàng)改進(jìn)，為推進(jìn)先進(jìn)反應(yīng)堆相關(guān)技術(shù)研發(fā)提供有力支撐。一是作為美國(guó)與日本聯(lián)合研究項(xiàng)目的一部分，已成功研發(fā)用于支持開(kāi)展快堆燃料瞬態(tài)測(cè)試的專(zhuān)用設(shè)備。美日兩國(guó)計(jì)劃2024 年利用TREAT 測(cè)試混合氧化物（MOX）燃料和金屬合金燃料。這將是全球20多年來(lái)的首次此類(lèi)測(cè)試。二是利用TREAT完成核燃料失水事故性能測(cè)試。這是美國(guó)35年來(lái)首次開(kāi)展此類(lèi)測(cè)試，標(biāo)志著美國(guó)恢復(fù)采用實(shí)驗(yàn)手段研究核燃料在嚴(yán)重事故工況下性能的能力。為開(kāi)展此類(lèi)測(cè)試，愛(ài)達(dá)荷專(zhuān)門(mén)研發(fā)并制造被稱(chēng)為T(mén)WIST的容器，用于容納水和燃料樣本，并能夠在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中快速將水排出，以模擬失水事故工況。

此外，愛(ài)達(dá)荷已啟動(dòng)“微堆試驗(yàn)示范”（DOME）測(cè)試床建設(shè)。這是全球首個(gè)微堆測(cè)試平臺(tái)，用于支持新型反應(yīng)堆技術(shù)的設(shè)計(jì)和取證。該設(shè)施將由國(guó)家反應(yīng)堆創(chuàng)新中心運(yùn)營(yíng)，最快將于2026年投運(yùn)。

6 滿足大學(xué)TRIGA研究堆燃料需求

TRIGA國(guó)際公司（TRIGA International）9月向賓夕法尼亞州立大學(xué)交付30個(gè)TRIGA研究堆新燃料組件。這是美國(guó)大學(xué)近10多年接收的首批TRIGA燃料。

TRIGA 國(guó)際是法馬通和美國(guó)通用原子能公司（General Atomics）的合資企業(yè)，其位于法國(guó)羅芒（Romans）的燃料制造設(shè)施是全球唯一TRIGA燃料制造設(shè)施。為滿足最新的安全法規(guī)要求，該設(shè)施2014 年停運(yùn)，啟動(dòng)總投資8000 萬(wàn)美元的升級(jí)改造。能源部為該設(shè)施的升級(jí)改造提供了技術(shù)支持和近1600萬(wàn)美元資助。

TRIGA 研究堆主要用于人員培訓(xùn)、科學(xué)研究和同位素生產(chǎn)，運(yùn)行熱功率從低于100 千瓦到1.6 萬(wàn)千瓦，脈沖功率可達(dá)2200 萬(wàn)千瓦。美國(guó)目前有18 座TRIGA 研究堆，其中12 座位于大學(xué)。

7 微堆研發(fā)項(xiàng)目取得重要進(jìn)展

能源部10月宣布，“微型反應(yīng)堆應(yīng)用、研究、驗(yàn)證與評(píng)估”（MARVEL）項(xiàng)目已完成90%的最終設(shè)計(jì)工作，可以啟動(dòng)關(guān)鍵反應(yīng)堆部件和系統(tǒng)的制造。

能源部9 月宣布，“一回路冷卻劑測(cè)試臺(tái)”（PCAT）已建成投運(yùn)。這是愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在MARVEL 項(xiàng)目下制造的一個(gè)全尺寸、電加熱原型裝置，高3.6 米（12 英尺），重900 千克（2000磅），依靠外部供電加熱，由多件不銹鋼設(shè)備組成，包括4臺(tái)斯特林電機(jī)。

MARVEL目標(biāo)是2025年初在愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建成一座以鈉和鉀為冷卻劑，電功率為100千瓦的微堆，測(cè)試微堆的各種應(yīng)用（包括發(fā)電、海水淡化、區(qū)域供暖等），幫助制訂微堆監(jiān)管取證程序，評(píng)價(jià)遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)以及開(kāi)發(fā)自動(dòng)控制技術(shù)。這將是愛(ài)達(dá)荷近40多年來(lái)建成的首座反應(yīng)堆。

8 推進(jìn)乏燃料設(shè)施選址

能源部正在使用基于共識(shí)的程序開(kāi)展一座或多座集中式乏燃料中間貯存選址工作，并已向12 個(gè)聯(lián)合體提供總計(jì)2400 萬(wàn)美元，用于與相關(guān)社區(qū)就設(shè)施選址開(kāi)展交流與對(duì)話。這12個(gè)聯(lián)合體均由大學(xué)、非營(yíng)利組織和私營(yíng)企業(yè)組成，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)程序選出，每個(gè)聯(lián)合體均獲得200萬(wàn)美元資助。這是能源部根據(jù)基于共識(shí)的程序授予的首批資助。

9 乏燃料和高放廢物鐵路運(yùn)輸車(chē)完成最終測(cè)試

能源部9月宣布，阿特拉斯（Atlas）鐵路運(yùn)輸車(chē)已完成最終測(cè)試，或?qū)⒂?024 年獲準(zhǔn)投入使用。這種12軸運(yùn)輸車(chē)將用于運(yùn)輸乏燃料和高放廢物以及支持應(yīng)急響應(yīng)人員培訓(xùn)。

10 國(guó)際合作

在11 月30 日—12 月13 日召開(kāi)的第28 次聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)上，美國(guó)與20 多個(gè)國(guó)家聯(lián)合發(fā)布《三倍核能宣言》，呼吁高層政治推動(dòng)核能發(fā)展，到2050 年將全球核電裝機(jī)容量增至2020 年的三倍；美國(guó)還與日本、加拿大、法國(guó)和英國(guó)共同宣布，未來(lái)三年將調(diào)動(dòng)至少42 億美元政府主導(dǎo)和私營(yíng)投資，用于加強(qiáng)鈾濃縮和轉(zhuǎn)化產(chǎn)能建設(shè)，以建立不受俄羅斯影響的核燃料供應(yīng)鏈。

10月30日—11月1日，首屆美國(guó)-非洲核能峰會(huì)在加納阿克拉舉行。此次峰會(huì)由美國(guó)能源部與加納能源部聯(lián)合舉辦，來(lái)自非洲、美國(guó)、英國(guó)、韓國(guó)、日本及國(guó)際組織的代表參會(huì)，討論了非洲核能發(fā)展事宜。美非核能峰會(huì)未來(lái)將每?jī)赡昱e辦一次。

美國(guó)9 月宣布，將為加納提供175 萬(wàn)美元資助，支持加納開(kāi)展核工業(yè)人才培養(yǎng)工作，包括建設(shè)模塊化小堆控制室模擬器，建立大學(xué)合作伙伴關(guān)系和開(kāi)展學(xué)術(shù)交流，目標(biāo)是將加納建成撒哈拉以南非洲地區(qū)的區(qū)域小堆培訓(xùn)中心。